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1活動控制系統(tǒng)簡介

事先測定這些控制點的坐標，將此種控制架連同被攝物體一起拍攝時，即可將被攝物體納入到活動控制架所規(guī)定的坐標系內(nèi)，測定相應目標點的坐標，求算所需要的數(shù)據(jù)、圖形。實際應用中，有時還需將控制架坐標系轉(zhuǎn)換到實際工程坐標系，獲取目標物在工程坐標系下的有關數(shù)據(jù)、圖形。活動控制系統(tǒng)需要帶到野外施工現(xiàn)場，經(jīng)常會被移動、搬遷或拆裝，因此活動控制系統(tǒng)的制作應遵循結構穩(wěn)定、攜帶輕便、快速拆裝和控制點標志清晰等原則。

2活動控制系統(tǒng)的設計、制作與檢驗

2.1活動控制架的設計與制作

選材理由:鋁合金水準尺手感舒適，結構合理，攜帶輕便(密度為鐵或銅的1/3);鋁合金抗震性能好，長途運輸不易變形;鋁合金水準尺本身具有量測功能，其上的刻度可以直接作為活動控制架控制點標志;水準尺分劃呈黑白色印制而成，成像清晰，便于后續(xù)的圖像處理，而且同根尺上的控制點間距離已知，可直接用于檢核量測距離的精度;⑤鋁合金材質(zhì)具有較高的耐蝕性。保證有效的控制面積，選擇矩形作為活動控制架的基本形狀。水準尺是中空結構，為保證整個控制架結構穩(wěn)定，在尺子兩端用規(guī)格為16cm×8cm×4cm的聚丙烯塑料(這種材料質(zhì)輕、硬度大、不易變形)連接，將塑料連接塊伸入到尺子一端，在尺子外側(cè)用鋼制的墊片配合螺絲固定，再用鋼質(zhì)柱形螺栓將尺子兩兩連接，用錐銷(圖2)強制固定，以保證整個控制架的結構穩(wěn)定，整個活動控制架范圍為3.2m×3.2m，重僅11kg。快速拼裝設計是活動控制系統(tǒng)設計的重要內(nèi)容。整個系統(tǒng)可以靈活拆裝，運輸時，可以把活動控制架對角的螺栓和四個角的錐銷拆卸下來，這樣四根尺子就成了兩組尺子，轉(zhuǎn)動尺子，使各組的兩根尺子重疊(圖4)，這樣攜帶更加方便，一個人就能輕松搬動。在測量時，將活動控制架處于自然狀態(tài)下輕靠在被測物體上，除自身重力外不施加任何外力和壓力。取水準尺黑面每個“E”形刻度的拐角作為控制點標志(圖5)。每根水準尺上有30個這樣的刻度標志，這樣整個控制架共選取了120個控制點。

2.2活動控制架穩(wěn)定性檢驗

由于兩次拆裝活動控制架的位置和姿態(tài)發(fā)生改變，無法直接比較點位坐標，因此，把兩次測得的測站坐標系下的坐標都轉(zhuǎn)換到活動控制架坐標系下?；顒涌刂萍茏鴺讼刀x為:以1尺的0000點為坐標原點，1尺0000點與2000點連線方向為X軸方向，3尺的0000點與X軸構成XOY平面，垂直于此XOY平面的法向量為Z軸方向。采用軸對準法［進行測站坐標系與活動控制架坐標系的轉(zhuǎn)換。設免棱鏡全站儀極坐標法測得的1尺0000點、2000點和3尺的0000點的測站坐標系下坐標分別為(Xi，Yi，Zi)(=1，2，3)，則它們對應的轉(zhuǎn)換后的活動控制架坐標系下的坐標分別為零，尺度保持不變，即λ=1。測站坐標系需經(jīng)過平移(X0，Y0，Z0)、旋轉(zhuǎn)εz、εy、εx得到活動控制架坐標系，顯然，X0=X1，Y0=Y1，Z0=Z1。旋轉(zhuǎn)角度可由公式求出:將計算出的轉(zhuǎn)換參數(shù)代入三維坐標相似變換公式，即可得到活動控制架坐標系下的控制點坐標。為區(qū)分不同尺上相同讀數(shù)的控制點，在每個目標點號基礎上加上n×10000(n=1，2，3，4)，這樣控制點點號均由5位數(shù)構成。如21500控制點，代表2號尺上讀數(shù)為1500的“E”的角點。采用免棱鏡全站儀極坐標法分別測量兩次拆裝后的控制點，再按上述坐標轉(zhuǎn)換方法得到的活動控制架下控制點坐標根據(jù)m=［dd］/2槡n算出室內(nèi)兩次拆裝活動控制架上控制點測量的平面中誤差為±1.5mm，高程中誤差為±1.4mm，點位中誤差為±2mm。2.2.2室外檢驗為進一步檢驗活動控制架的穩(wěn)定性，按照室內(nèi)測量操作步驟，選取長春市郊的某廢棄采石場在室外進行了一次穩(wěn)定性檢驗實驗。在野外選擇一個土質(zhì)堅硬、視野開闊的地方架設儀器，以某一固定方向由羅盤測得的真方位角定向(經(jīng)過磁偏角校正)，這樣建立的以過測站點的真北方向為X方向，天頂方向為Z方向的左手坐標系作為野外工程坐標系。由此測得活動控制架上任意三點的坐標。用這三點的野外實測坐標和活動控制架自身坐標系下的坐標求取兩坐標系下的轉(zhuǎn)換參數(shù)，進而通過三維坐標變換求得野外工程坐標系下活動控制架上所有控制點的坐標。求得的控制點工程坐標系坐標與野外實測的控制點工程坐標系坐標對比研究結果表明，野外環(huán)境下活動控制架的變形很小，根據(jù)公式m=［vv］槡/n計算野外環(huán)境下點位中誤差為±3.5mm，近景攝影測量規(guī)范中規(guī)定，中精度被測目標的點位中誤差應在5mm以內(nèi)。因此，該活動控制系統(tǒng)可作為近景攝影測量獲取低矮邊坡巖體結構面信息的有效控制。

3結論

經(jīng)試驗表明，所制作的活動控制架在室內(nèi)點位中誤差為±2mm;野外環(huán)境下，活動控制點位中誤差為±3.5mm。所制作的活動控制架結構穩(wěn)定，攜帶輕便，控制面積大，控制點數(shù)量多，控制點標志成像清晰，能夠滿足近景攝影測量的精度要求，可用于低矮邊坡巖體結構面測量。

作者：馬麗霞王鳳艷張元元單位：吉林建筑大學